Погода интересует всех - страница 17

Однако каким же образом можно производить метеорологические измерения в стратосфере? Как она была открыта?

С середины XVIII в. развитие естественных наук значительно ускорилось. К этому времени были сформулированы, например, физические принципы учения об электричестве. На основе точных измерений была рассчитана сплюснутость земного шара. Смелые мореплаватели проникли на своих кораблях в воды Антарктики. Полным ходом шло исследование твердой и жидкой оболочек нашей планеты. Лишь воздушная ее оболочка еще оставалась недоступной исследователям. Казалось, что мечта человека научиться летать навеки останется несбыточным сном. Станут ли когда-нибудь возможными непосредственные наблюдения за процессами образования дождя и града в облаках? Успех англичанина А. Вильсона, которому удалось в 1749 г. на воздушном змее, совершенно таком же, какие часто запускают дети, поднять термометр на несколько сотен метров и измерить температуру воздуха на этой высоте, вначале казался незначительным, а в действительности же сыграл большую роль в метеорологии. Воздушный змей явился прообразом метеорологического прибора, который еще несколько десятков лет назад использовался в аэрологических обсерваториях мира. Конечно, после первых подъемов воздушных змеев прошло некоторое время, прежде чем этот метод получил широкое распространение. Причиной задержки явилась, в частности, неприспособленность метеорологических приборов к подъему на воздушных змеях и к выполнению измерений в свободной атмосфере.

Однако к этому времени уже были известны законы расширения газов при нагревании и можно было рассчитать их подъем в среде, состоящей из более холодных газов. На основе этих законов братья Монгольфье изготовили в 1783 г. первый «теплый» воздушный шар. В этом воздушном шаре использовалась подъемная сила горячего воздуха. Изобретатели сделали полотняный шар объемом 2837 м^>3 и оклеили его снаружи бумагой. Шар имел внизу отверстие. Под ним на земле развели костер; нагретый воздух, попадая внутрь шара, вытеснил из него более холодный воздух. На глазах нескольких тысяч зрителей красиво разукрашенный шар с двумя пассажирами в корзине приобрел достаточную подъемную силу, оторвался от земли и поплыл по воздуху. Вскоре пассажиры благополучно возвратились на землю. Однако наполнение шара теплым воздухом, поднимавшимся от костра, иногда заканчивалось катастрофой. В том же году американец Шарль достиг на изготовленном им шаре, наполненном водородом, высоты 3500 м. В гондоле этого шара находились термометр и барометр.

Однако этот метод исследования нижних слоев атмосферы не мог дать особенно существенных результатов, ибо еще не имелось необходимых измерительных приборов. Воздушный шар, перемещавшийся вместе с воздушным потоком и остававшийся неподвижным по отношению к нему, не вентилировался. Кроме того, еще не подозревали, что приборы необходимо защищать от воздействия солнечной радиации, в результате чего термометры показывали не действительную температуру воздуха, а некоторую сложную величину, которая зависела от температуры воздуха и солнечной энергии, поглощаемой самим термометром. Еще не настало время и для организации специальных обсерваторий, предназначенных для выпуска воздушных шаров, но уже началось создание высокогорных обсерваторий, на которых предполагалось проводить измерения свойств свободной атмосферы. Одна из первых таких обсерваторий была в 1781 г. оборудована в Германии на горе Хохенпрейсенберг. Однако большинство высокогорных обсерваторий было организовано значительно позже. Так, основание обсерватории на Цуг-Шпитце относится к 1900 г., бюро погоды на горе Брокен работает с 1895 г., метеостанция на Фихтельберге появилась лишь во время первой мировой войны, а на Инзельсберге — еще позднее[17].

Метеорологические наблюдения в горах имели много преимуществ перед наблюдениями на равнине. Они обогатили метеорологию сведениями о свойствах высоких слоев атмосферы. Это в первую очередь относится к данным об облаках, отложении различных гидрометеоров (инея, изморози), а также о некоторых электрических явлениях, например о тихих разрядах с острия и др. Однако измерения в горах не характеризуют состояния атмосферы над равнинной местностью. Гора создает собственную горную атмосферу, свойства которой отличны от свойств атмосферы над равниной, так как воздух вынужден при своем движении либо обтекать горный массив, либо переваливать через него. При этом возникают метеорологические явления, характерные именно для физического состояния атмосферы над горной местностью, а не над равниной.